PL179932B1 - Elektryczne urzadzenie grzejne kumulacyjne PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1 . Elektryczne urzadzenie grzejne kumulacyjne z rdzeniem magazynuja- cym, z co najmniej jednym kanalem przeplywowym, jedna dmuchawa oraz jedna obudowa, która ma otwory wloto- we i wylotowe dla kanalu przeplywowe- go, znamienne tym, ze zawiera wymien- nik ciepla (10), który umieszczony jest albo w, albo przy kanale przeplywowym (5), tak ze co najmniej jedna z jego po- wierzchni (101 ) wymieniajacych cieplo styka sie z transportowanym przez kanal przeplywowy (5), strumieniem powietrza oraz, ze miedzy rdzeniem magazynuja- cym (2) a wymiennikiem ciepla (10) za- stosowane sa srodki i elementy sprzega- jace (12, 14) przewodzace cieplo od rdzenia magazynujacego (2) do wymien- nika ciepla (10). Fig. 1 PL PL PL PL PL PL

Description

Dziedzina techniki. Wynalazek dotyczy elektrycznego urządzenia grzejnego kumulacyjnego przeznaczonego do ogrzewania pomieszczeń różnego przeznaczenia.

Stan techniki. Znane są elektryczne urządzenia kumulacyjne z rdzeniem magazynującym, z elektrycznymi elementami grzejnymi do nagrzewania rdzenia magazynującego, z co najmniej jednym kanałem przepływowym, jedną dmuchawą, która w celu rozładowania rdzenia magazynującego, transportuje strumień powietrza przez co najmniej jeden kanał przepływowy, oraz obejmującą rdzeń magazynujący, kanał przepływowy oraz dmuchawę, obudowę urządzenia, która ma otwory wlotowe oraz wylotowe dla kanału przepływowego.

W tych znanych elektrycznych urządzeniach grzejnych kumulacyjnych tego rodzaju, kanał przepływowy z reguły, kilkakrotnie zmieniając kierunek, prowadzony jest przez rdzeń magazynujący. Poruszane przez dmuchawę, poprzez kanał przepływowy, powietrze pobiera ciepło bezpośrednio od ograniczającego kanał przepływowy medium rdzenia magazynującego i wybiega poprzez otwory wylotowe do ogrzewania pomieszczenia. Ukształtowanie oraz przebieg, jak również zręczne ograniczenie kanału przepływowego stanowią warunki możliwie równomiernego rozładowania rdzenia magazynującego, a tym samym dla akceptowalnego stopnia sprawności urządzenia grzejnego kumulacyjnego.

Optymalne przejście ciepła od rdzenia magazynującego do prowadzonego przez kanał przepływowy w rdzeniu magazynującym powietrza dmuchawy, decyduje na ogół o jakości i sprawności tego rodzaju urządzeń.

Istota wynalazku. Elektryczne urządzenie grzejne kumulacyjne z rdzeniem magazynującym, z elektrycznymi grzejnikami do nagrzewania rdzenia magazynującego, z co najmniej jednym kanałem przepływowym, jedną dmuchawą oraz jedną obudową, która ma otwory wlotowe i wylotowe do kanału przepływowego, charakteryzuje^: się tym według istoty wynalazku, że zawiera wymiennik ciepła, który umieszczony jest albo w, albo przy kanale przepływowym tak, że co najmniej jedna z jego powierzchni wymieniających ciepło styka się, z transportowanym przez kanał przepływowy, strumieniem powietrza oraz że między rdzeniem magazynującym a wymiennikiem ciepła zainstalowane są środki i elementy sprzęgające, przewodzące ciepło od rdzenia magazynującego do wymiennika ciepła.

Dalej rozwiązanie według istoty wynalazku charakteryzuje się tym, że co najmniej jedna z powierzchni wymiennika ciepła jest zainstalowana przesuwnie oraz/albo wahliwie w obudowie poprzez połączenie jej ze znanym regulowanym napędem nastawczym.

Rozwiązanie według wyszczególnionych odmian wykonania charakteryzuje się tym, że wymiennik ciepła umieszczony jest w obejmie z materiału o wysokim cieplnym współczynniku rozszerzalności oraz zainstalowany jest powyżej albo poniżej rdzenia magazynującego.

We wszystkich odmianach wykonania zastosowane elementy i środki sprzęgające posiadają elementy przewodzące ciepło, korzystnie metalowe przenikające przez część rdzenia magazynującego i przebiegające w kierunku wymiennika ciepła, które ukształtowane są jako płyty metalowe, albo żebra, albo pręty, albo pręty jako kombinacja tychże i przynajmniej częściowo są w ścisłym kontakcie z wymiennikiem ciepła.

Cechą charakterystyczną rozwiązania według istoty wynalazku jest też to, że rdzeń magazynujący utworzony jest ze zbiorników metalowych kaset, które wypełnione są solą w stanie stopionym lub mieszaniną soli, przy czym kasetowe zbiorniki metalowe są zestawione z równoległych płaskich ścian, które tworzą środek sprzęgający do przenoszenia ciepła na wymiennik ciepła, który w dalszej odmianie wykonania ukształtowany jest z rur użebrowanych.

Według istoty wynalazku zastosowane środki sprzęgające mają co najmniej jedną warstwę z elastycznego materiału przenoszącego ciepło, która umieszczona jest w strefie granicznej, między rdzeniem magazynującym i wymiennikiem ciepła, przy czym ten elastyczny materiał stanowi mata z wełny metalowej.

Korzystne skutki wynikające z istoty wynalazku polegają na tym, że za pomocą środków sprzęgających ciepło może być równomiernie odprowadzane z rdzenia magazynującego i przeniesione do wymiennika ciepła, skąd we względnie skoncentrowanym obszarze, mianowicie w wystawionej na prąd powietrza powierzchni wymiennika ciepła, może być odprowadzone do ogrzewanego pomieszczenia. Kanał przepływowy można przez to znacz

179 932 nie skrócić i ukształtować prosto. W formie np. płyt, prętów lub żeber z metali dobrze przewodzących ciepło mogą być środki sprzęgające równomiernie oddzielone nad rdzeniem magazynującym i doprowadzone do ścisłego kontaktu z jego medium. Poprzez tego rodzaju środki sprzęgające może być ciepło odprowadzone zarówno z najbardziej krytycznych obszarów narożnych, jak również łatwo ze środka rdzenia magazynującego w kształcie bloku. Rdzeń magazynujący jako taki może być tak samo jak obudowa urządzenia wykonany o budowie możliwie zwartej, a otaczająca rdzeń magazynujący izolacja cieplna może być wybrana i zaprojektowana według własności tłumienia (izolacji) cieplnego.

Korzystne dalsze ukształtowanie wynalazku umożliwia to, że stopień sprzężania między rdzeniem magazynującym a wymiennikiem ciepła jest sterowalny, w ten sposób, że przynajmniej jedna powierzchnia wymiennika ciepła może zmieniać położenie np. w obudowie urządzenia może ulegać przesunięciu oraz/albo być usytuowana wahliwie (wychylnie). Przez możliwość zmiany stopnia sprzężenia między rdzeniem magazynującym a wymiennikiem ciepła można zrezygnować ze stosowanej zwykle ciągłej lub nieciągłej regulacji obrotów dmuchawy. Komfort użytkowania ulega przez to odpowiedniemu podwyższeniu, ponieważ rozładowanie można regulować przy bardzo niskich obrotach dmuchawy względnie dokładnie bez zakłócających szumów łączeniowych przez prostą zmianę stopnia sprzężenia względnie przez regulację położenia wymiennika ciepła.

Do zmiany położenia przynajmniej jednej powierzchni wymiennika ciepła służy znany napęd nastawczy, który jest sterowany poprzez regulator, w zależności od odchyłki regulacyjnej, szczególnie od odchyłki temperaturowej. Umożliwia to przy odpowiednim zwymiarowaniu i usytuowaniu powierzchni wymiennika ciepła z rezygnacji z dmuchawy. Wówczas prąd konwekcyjny skierowany jest poprzez powierzchnie wymiennika ciepła, który podobnie do statystycznego urządzenia grzejhego kumulacyjnego odprowadza ciepło z urządzenia i powoduje znaczącą część rozładowania rdzenia magazynującego. W każdym przypadku można też przy pomocy prowadzonych przez powierzchnie wymiennika ciepła prądów konwekcyjnych, wydłużyć okresy przerwy w pracy dmuchawy, a mimo to wszystkie obszary rdzenia magazynującego równomiernie rozładować.

W innej odmianie wykonania wymiennik ciepła w obejmie z materiału o wysokim, cieplnym współczynniku rozszerzalności na skutek odpowiedniego jego umieszczenia powoduje, że stopień sprzężenia między rdzeniem magazynującym a wymiennikiem ciepła jest zmienny, w zależności od temperatury obejmy.

Szczególnie korzystne i równomierne przekazywanie ciepła od rdzenia magazynującego do wymiennika ciepła, zgodnie z wynałazkieiń, możliwe jest przez to, że rdzeń magazynujący utworzony jest przez skrzynkowe lub rodzaju kasetowego zbiorniki metalowe, które wypełnione są solą w stanie stopionym lub mieszaniną soli. Sól w stanie stopionym i mieszanina soli posiada doskonałe własności magazynowania ciepła. Sól w stanie stopionym i mieszanina soli przylega relatywnie homologicznie oraz głęboko (wewnętrznie) do ścian zbiorników metalowych, odprowadzających ciepło, tak że na ich końcach i miejscach przekazywania do wymiennika ciepła, jak również przyłączonych równolegle do wymiennika ciepła, ścianach zbiornika, uzyskiwany jest wysoki potencjał ciepła.

Objaśnienie rysunku. W dalszej części wynalazek jest bliżej objaśniony na bazie przedstawionych, na rysunku schematycznie, przykładów rozwiązań, na którym fig. 1 pokazuje schematyczny przekrój pionowy przez pierwszą formę ukształtowanego, zgodnie z wynalazkiem elektrycznego urządzenia grzejnego kumulacyjnego, przy czym przedstawiona jest tylko część rdzenia magazynującego, fig. 2 - schematyczny widok częściowy na pochodny przykład wykonania z przesuwalnym, w celu zmiany stopnia sprzężenia, wymiennikiem ciepła oraz fig. 3 - schematyczny, perspektywiczny widok na jedną część kumulacyjnego urządzenia grzejnego za strukturą rdzenia magazynującego, która jest szczególnie przydatna dla nowego, elektrycznego urządzenia grzejnego kumulacyjnego.

Opis przykładów wykonania. Na przedstawionym schematycznie, na fig. 1, przykładzie wykonania nowego, elektrycznego urządzenia grzejnego kumulacyjnego, zaopatrzona w izolację cieplną obudowa 1 urządzenia stanowi komorę do zainstalowania w niej rdzenia magazynującego 2. W rdzeniu magazynującym 2 umieszczone są, w równomiernym po

179 932 dziale, grzejniki elektryczne 3 do ogrzewania rdzenia magazynującego 2. Rdzeń magazynujący 2 jest ukształtowany jako zwarty, w znacznym stopniu zamknięty, blok. Część rdzenia magazynującego 2 jest na fig.2 pokazana jako wykrojona tak, że jest widoczny rząd otworów 4 w obudowie 1 przez które prądy konwekcyjne z wnętrza obudowy 1 mogą wypływać do ogrzewanego pomieszczenia na zewnątrz i powodować określone statyczne rozładowanie rdzenia magazynującego 2.

Względnie szeroki kanał przepływowy 5 rozciąga się, począwszy od otworu wlotowego 6 zaopatrzonego w przysłonę wlotową 6¹, przez komorę obudowy w części podstawy, aż do otworu wylotowego 7, umieszczonego na przeciwległej stronie obudowy 1. Za przysłoną wlotową 6¹ w kanale przepływowym 5 umieszczona jest dmuchawa 8, która wymusza strumień powietrza od strony otworu wlotowego 6 przez kanał przepływowy 5, do otworu wylotowego 7, w celu rozładowania rdzenia magazynującego 2. Kanał przepływowy 5, po stronie zwróconej w kierunku rdzenia magazynującego 2, jest ograniczony wbudowanym wymiennikiem ciepła 10, który opisany jest w przykładzie wykonania i ukształtowania jako wymiennik ciepła z rur użebrowanych. W innym wykonaniu, nie pokazanym na rysunku, mogą to być żebra lub pręty oraz dowolna ich kombinacja. Wymiennik ciepła 10, zamocowany jest poprzez łożysko wahliwe 11, przy swoim końcu sąsiadującym z przysłoną wlotową 6¹ i może być przy pomocy regulowanego napędu nastawczego (na rysunku nie pokazano) doprowadzony do różnych pozycji wychylenia. W strefie granicznej, bezpośrednio w przyłączu do dolnej strony rdzenia magazynującego 2, umieszczony jest środek sprzęgający 12 w postaci maty przenoszącej ciepło z wełny metalowej, która w przypadku złożonego do góry wymiennika ciepła 10, pozwala pod naciskiem sąsiadującej powierzchni wymiennika ciepła na swoje elastyczne ściśnięcie. Przy czym mata przenosząca ciepło stanowiąca środek sprzęgający 12 stwarza znakomite warunki dla przejścia ciepła między wymiennikiem ciepła 10 oraz powierzchniami dla przenoszenia ciepła rdzenia magazynującego 2. W rdzeniu magazynującym 2 wbudowane są elementy sprzęgające 14 przewodzące ciepło w formie przebiegających pionowo ścian metalowych, które znajdują się w bezpośrednim, ścisłym kontakcie z medium rdzenia magazynującego 2. Poprzez te elementy sprzęgające 14 ciepło jest odprowadzane bezpośrednio z rdzenia magazynującego 2 do dołu i poprzez przenoszącą ciepło matę elastyczną z wełny metalowej stanowiącą środek sprzęgający 12, przenoszone jest na sąsiadującą, górną powierzchnię 10¹ wymiennika ciepła 10. Ilość ciepła możliwa do przeniesienia z rdzenia magazynującego 2 na wymiennik ciepła 10 może być zmieniana w sposób zauważalny przez zmianę położenia wychylenia wymiennika ciepła 10. W poziomym położeniu (linia kreska - kropka) przy pełnym kontakcie wymiennika ciepła 10 ze ściśniętą elastyczną matą stanowiącą środek sprzęgający 12, jest ona największa, zaś w dalszej, przedstawionej liniami ciągłymi, dolnej pozycji wychylnej, najmniejsza. Stopień sprzężenia, a tym samym, odprowadzana strumieniem powietrza przez kanał przepływowy 5 ilość ciepła, zależna jest z jednej strony od temperatury rdzenia magazynującego 2, zaś z drugiej strony, od względnej pozycji wahliwego wymiennika ciepła 10. Dmuchawa 8 może, w związku z tym, w długich okresach aktywności pracować z niezmiennie niską liczbą obrotów, przy czym potrzebna ilość ciepła jest pokrywana przez zmianę pozycji wychylnej wymiennika ciepła 10 - w sposób ciągły.

Zamiast ścianek metalowych mogą być zastosowane inne, odpowiednie elementy sprzęgające 14 do transportu ciepła z rdzenia magazynującego 2 do strefy granicznej między elastyczną matą stanowiącą środek sprzęgający 12 i wymiennikiem ciepła 10.

W przedstawionym na fig2, w widokach częściowych, przykładzie wykonania wymiennik ciepła 10 jest przesuwany przez łącznik przesuwny 20 względem powierzchni przekazywania po dolnej stronie przedstawionego, jako blok, rdzenia magazynującego 2. Napęd nastawczy łącznika przesuwnego 20 w schematycznym przedstawieniu, stosowanie do fig.2, nie jest pokazany, tego rodzaju napędy nastawcze są znane, przykładowo w formie napędów wrzecionowych lub napędów z listwą zębatą w wielorakim wykonaniu.

Figura 3 pokazuje w widoku perspektywicznym formę wykonania urządzenia grzejnego kumulacyjnego, w którym jedna ściana pokrywająca obudowy 1 nie jest przedstawiona, zaś górny koniec rdzenia magazynującego 2 i obejmująca go izolacja cieplna 15 zostały odsłonięte. Pokazany na fig.3 rdzeń magazynujący 2 ma metalowe zbiorniki 14' w kształcie

179 932 kaset, które są wypełnione solą w stanie stopionym albo mieszaniną soli, jako medium magazynującym. Tego rodzaju media magazynujące posiadają znakomite własności magazynowania i zapewniają nadzwyczajne przejście ciepła od ścian ograniczających kasetowe metalowe zbiorniki 14’. Te ostatnie działają, w przedstawionym na fig.3 przykładzie wykonania, jako elementy sprzęgające 14 i transportują zgromadzone w medium magazynującym, ciepło do powierzchni przekazywania w obszarze podstawy rdzenia magazynującego 2'.

W ramach istoty wynalazku są możliwe liczne modyfikacje. Kanał przepływowy może przebiegać powyżej rdzenia magazynującego 2 oraz/albo wzdłuż jednej ze ścian bocznych obudowy 1. Przy wahliwym zamocowaniu wymiennika ciepła 10 zaleca się, przedstawione na fig.l umieszczenie dmuchawy 8 po stronie wlotu, z drugiej strony dmuchawa 8 może być umieszczona również po stronie wylotu, w pobliżu przysłony wylotowej 7. W obszarze ruchomych końców wymiennika ciepła 10 mogą być umieszczone elastyczne fartuchy, które uszczelniają kanał przepływowy w obszarze miejsc przejścia, przy poruszaniu wymiennika ciepła 10. Również wymiennik ciepła 10 może być umieszczony w obejmie z materiału o wysokim cieplnym współczynniku rozszerzalności (nie pokazano jej na rysunku), co przynosi opisane uprzednio efekty.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Elektryczne urządzenie grzejne kumulacyjne z rdzeniem magazynującym, z co najmniej jednym kanałem przepływowym, jedną dmuchawą oraz jedną obudową, która ma otwory wlotowe i wylotowe dla kanału przepływowego, znamienne tym, że zawiera wymiennik ciepła (10), który umieszczony jest albo w, albo przy kanale przepływowym (5), tak że co najmniej jedna z jego powierzchni (10¹) wymieniających ciepło styka się z transportowanym przez kanał przepływowy (5), strumieniem powietrza oraz, że między rdzeniem magazynującym (2) a wymiennikiem ciepła (10) zastosowane są środki i elementy sprzęgające (12, 14) przewodzące ciepło od rdzenia magazynującego (2) do wymiennika ciepła (10).
2. 2. Elektryczne urządzenie grzejne kumulacyjne według zastrz. 1, znamienne tym, że co najmniej jedna z jego powierzchni (10¹) wymiennika ciepła jest zainstalowana przesuwnie oraz/albo wahliwie w obudowie (1) poprzez połączenie jej ze znanym regulowanym napędem nastawczym.
3. 3. Elektryczne urządzenie grzejne kumulacyjne według zastrz. 1, albo 2, znamienne tym, że wymiennik ciepła (10) umieszczony jest w obejmie z materiału o wysokim cieplnym współczynniku rozszerzalności.
4. 4. Elektryczne urządzenie grzejne kumulacyjne według zastrz. 1, albo 2, znamienne tym,, że wymiennik ciepła (10) jest umieszczony powyżej albo poniżej rdzenia magazynującego (2).
5. 5. Elektryczne urządzenie grzejne kumulacyjne według zastrz. 1, albo 2, znamienne tym, że środki i elementy sprzęgające (12, 14) zawierają elementy przewodzące ciepło, korzystnie metalowe, przenikające przez część rdzenia magazynującego (2) i przebiegające w kierunku wymiennika ciepła (10).
6. 6. Elektryczne urządzenie grzejne kumulacyjne według zastrz.5, znamienne tym, że elementy sprzęgające (14) przewodzące ciepło ukształtowane są jako płyty metalowe oraz/albo żebra oraz/albo pręty.
7. 7. Elektryczne urządzenie grzejne kumulacyjne według zastrz.5, znamienne tym, że elementy sprzęgające (14) przewodzące ciepło przynajmniej częściowo są w ścisłym kontakcie z wymiennikiem ciepła (10).
8. 8. Elektryczne urządzenie grzejne kumulacyjne według zastrz. 1, znamienne tym, że rdzeń magazynujący (2) utworzony jest ze zbiorników metalowych rodzaju kaset (14'), które są wypełnione solą w stanie stopionym lub mieszaniną soli.
9. 9. Elektryczne urządzenie grzejne kumulacyjne według zastrz.8, znamienne tym, że kasetowe zbiorniki metalowe (14’) są zestawione z równoległych, płaskich ścian oraz, że ściany tych zbiorników tworzą element sprzęgający (14) do przenoszenia ciepła na wymiennik ciepła (10).
10. 10. Elektryczne urządzenie grzejne kumulacyjne według zastrz. 1, znamienne tym, że wymiennik ciepła (10) ukształtowany jest z rur użebrowanych.
11. 11. Elektryczne urządzenie grzejne kumulacyjne według zastrz. 1, znamienne tym, że środki sprzęgające (12) posiadają przynajmniej jedną warstwę z elastycznego materiału przenoszącego ciepło, która jest umieszczona w strefie granicznej, między rdzeniem magazynującym (2) i wymiennikiem ciepła (10).
12. 12. Elektryczne urządzenie grzejne kumulacyjne według zastrz. 11, znamienne tym, że środki sprzęgające (12) stanowiące elastyczny materiał przenoszący ciepło stanowi mata z wełny metalowej.